包括自调整流量执行功能的计算机网络服务提供系统

摘要

一种包括自调整流量执行功能的计算机网络服务提供系统及方法，用于减少或者最小化流量泄露。

说明书

涉及的共同未决申请

要求2009年10月7日提交的名称为“Apparatus and methods for self  adjusting volume enforcement in a computer network service providing system”的 美国临时申请No.61/249,373的优先权。

技术领域

本发明总体上涉及计算机网络，特别涉及计算机网络服务提供系统的计算 机化管理。

背景技术

如在图1所示的现有技术中，传统的网络结构基于以订购为中心的模式， 其中，每个用户取得授予他或她适当的服务等级和大量网络资源(也称为预付 费订购)的业务包，例如，访问量和/或传送信息的时间。

预付费流量配额是现代互联网服务提供商(ISP)的商业案例中的核心范例 之一。

发明内容

本发明的某些实施方式寻求提供一种包括自调整流量执行功能的计算机网 络服务提供系统。术语“流量”指通过计算机网络的通信流量，例如，传送到 给定用户并从所述给定用户传送出的信息的字节的数量。

本发明的某些实施方式寻求减少或者最小化流量泄露。

典型的计算机网络服务提供和控制系统包括资源使用监测功能，所述资源 使用监测功能通常包括由计费系统辅助的账务处理引擎，账务处理引擎负责也 称为配额的管理资源限制，例如，网络通信流量配额。流量(上行、下行和全 部的兆比特)配额管理通常会有由流量使用测量粒度所引起的不精确的缺点。 本发明的某些实施方式寻求提供一种自调整的系统和方法，所述系统和方法用 于与账务处理引擎、计费引擎或者上述两个引擎结合，以解决测量不准确的问 题。由于控制系统管理访问控制器所使用的技术的人工因素，流量泄露可包括 用户免费使用(超过配额)的大量通信。传统的技术基于进入的通知和/或轮询， 所述通知可能不同步并且不可靠，其中，轮询频率低并且会被调整以保证可行 的装置加载。

术语“流量泄露”可包括提供给没有付费用户的通信流量(上行流/下行流 或者全部流的字节)，这是由于计算机网络服务提供系统实时发现用户已经达到 了他的付费的流量配额的不精确。

因此根据本发明的至少一个实施方式，提供了一种计算机化的系统，所述 系统基于与服务终止器配合操作的双频流量使用轮询来实施计算机网络流量配 额，如果已经超出用户的计算机网络流量配额，所述服务终止器则终止所述用 户的服务。所述系统包括：使用轮询器，用于轮询至少一个用户的流量使用， 并相应地向所述终止器提供更新；以及双频轮询控制器，用于当所述用户即将 超过他的配额时，使得监测轮询器以第一频率轮询，当所述用户远未超过他的 配额时，使得监测轮询器以低于所述第一频率的第二频率轮询。

进一步，根据本发明的至少一个实施方式，所述系统还包括服务终止器， 所述服务终止器用于如果已经超过用户的计算机网络流量配额，则终止用户的 服务。

仍然进一步，根据本发明的至少一个实施方式，除非在指示已经变为有效 地指示用户即将超过他的配额的时候，否则所述双频轮询控制器使得所述轮询 器非频繁地轮询。

附加地，根据本发明的至少一个实施方式，由配额管理者成块地将用户配 额提供给所述用户，并且其中，所述指示包括已经将保持在用户配额中的最后 一块提供给所述用户的指示。

仍然进一步，根据本发明的至少一个实施方式，所述指示包括：假设在继 续使用所述第二较低频率的情况下，在将下一个更新提供给所述终止器之前， 对所述用户是否可能会用完他的配额的估计。

附加地，根据本发明的至少一个实施方式，所述指示包括对距离所述用户 用完他的配额还剩余的时间段的估计。

仍然进一步，根据本发明的至少一个实施方式，所述估计是最坏情况估计， 其假设用户的使用率至少等于实际能够达到的用户使用率，因此防止了配额泄 露，但是也导致了过多收费。

再进一步，根据本发明的至少一个实施方式，所述估计是最好情况估计， 其假设用户的使用率不大于用户的使用率能够实际达到的物理最小值，因此导 致了配额泄露，但是防止了过多收费。

进一步，根据本发明的至少一个实施方式，与时间窗内所述用户的过去的 流量使用有关的数据被保存并且用于计算所述估计。

仍然进一步，根据本发明的至少一个实施方式，所述估计在假设所述窗内 的平均吞吐量的情况下被计算并且将会被所述用户消耗。

附加地，根据本发明的至少一个实施方式，所述估计在假设所述窗内的峰 值吞吐量的情况下被计算并且将会被所述用户消耗。

根据本发明的至少一个实施方式，还提供了一种用于计算机网络流量配额 执行的计算机化方法，所述方法基于与服务终止器相配合的双频流量使用轮询， 如果已经超出用户的计算机网络流量配额，所述服务终止器终止用户的服务， 所述方法包括：计算机化地轮询至少一个用户的流量使用，并相应地向所述终 止器提供更新；以及使用处理器来控制所述轮询，包括当所述用户即将超过他 的配额时，使得轮询以第一频率发生，以及当所述用户远未超过他的配额时， 使得轮询以低于所述第一频率的第二频率发生。

进一步，根据本发明的至少一个实施方式，所述计算机网络包括因特网。

仍然进一步，根据本发明的至少一个实施方式，根据在生成所述估计之后 接收到的至少一个流量使用更新，改进所述估计。

附加地，根据本发明的至少一个实施方式，根据在生成所述估计之后接收 到的每个流量使用更新，改进所述估计。

根据本发明的至少一个实施方式，还提供了使用上述方法的在线计费方法。

根据本发明的至少一个实施方式，还提供了一种计算机程序产品，其包括 计算机可用介质，所述计算机可用介质具有嵌入在其中的计算机可读程序代码， 所述计算机可读程序代码适合于被执行以实施在此所描述和示出的任何一种方 法。

根据本发明的至少一个实施方式，又提供了一种包括上述系统的在线计费 系统。

根据本发明的至少一个实施方式，还提供了一种计算机网络服务提供系统， 其包括具有自调整功能的计算机化的流量执行模块，所述模块包括使用处理器 来识别配额泄露和过多收费管理中的至少一个的设备。

仍然进一步，根据本发明的至少一个实施方式，连续不断地估算资源消耗 以确定配额限制的可能的超出。

附加地，根据本发明的至少一个实施方式，“接近”限制的配额可激活高速 率配额连通性验证(pinging)机制，所述机制用于降低可能的配额泄露的几率 和尺寸中的至少一个。

仍然进一步，根据本发明的至少一个实施方式，当配额使用标准为真时， 至少一个正在进行的会话自动停止。

根据本发明的至少一个实施方式，还提供了一种计算机网络服务提供系统， 其包括具有自调整功能的流量执行模块，所述模块包括使用处理器来预测断开 连接时间的设备。

进一步，根据本发明的至少一个实施方式，所述用于预测的设备用于使用 至少一个预测规则，所述至少一个预测规则用于通过流量来预测配额使用，根 据用户和服务类型中的至少一个调节。

仍然进一步，根据本发明的至少一个实施方式，所述系统还包括具有预测 规则管理器的学习系统。

附加地，根据本发明的至少一个实施方式，所述预测规则管理器包括周期 性地运行在会话历史之上并且对至少一个核心模块进行详尽评估的低速处理。

进一步，根据本发明的至少一个实施方式，所述管理器执行下述功能中的 至少一个：发现第一曲线图比第二曲线图更好地匹配个人服务以及指定公式参 数的更新。

仍然进一步，根据本发明的至少一个实施方式，所述系统还包括用于预测 预定的断开连接时间的设备。

附加地，根据本发明的至少一个实施方式，所述配额使用标准包括处于 100％+/-预定义的增量参数等级的配额使用。

进一步，根据本发明的至少一个实施方式，个人服务包括游戏点播服务。

根据本发明的至少一个实施方式，还提供了一种用于计算机网络流量配额 执行的计算机化系统，包括：预测器设备，用于基于指示还没有超过流量配额 的至少一个流量配额使用更新，来预测用户超过流量配额的配额消耗时间；以 及用于减少配额泄露的设备，所述用于减少配额泄露的设备基于由所述预测器 设备产生的所述配额消耗时间，并与只有当指示已经超过流量配额的周期性流 量配额使用更新到来时才断开对所述用户的计算机网络服务的系统相关。

进一步，根据本发明的至少一个实施方式，所述用于减少配额泄露的设备 包括：用于在指示已经超过流量配额的所述周期性流量配额使用更新之前，在 与由所述预测器设备生成的所述配额消耗时间相关的时间，断开对所述用户的 服务的设备。

进一步，根据本发明的至少一个实施方式，所述用于减少配额泄露的设备 包括：相对于先前的周期性流量使用更新，更加频繁地轮询流量使用的设备。 还提供了一种计算机程序产品，其包括具有嵌入其中的计算机可读程序代码的 通常有形的计算机可用介质或者计算机可读存储介质，所述计算机可读程序代 码适合于被执行以实施在此所描述和示出的任何一种或所有方法。应当理解， 在此所描述和示出的计算机步骤中的全部或者任意一个可以是计算机执行的。 根据本文所教导的操作可由为期望的目的而特定配置的计算机或者为期望的目 的而通过存储在计算机可读存储介质中的计算机程序特定配置的通用计算机来 执行。

任何合适的处理器、显示器和输入设备均可用于处理、显示(例如，在计 算机屏幕或者其他计算机输出装置上)、存储并接收信息，例如，由在此所描述 和示出的任意一种方法和设备生成或使用的信息；根据本发明的一些或者全部 实施方式，上述处理器、显示器和输入设备包括计算机程序。可通过以下来执 行在此所描述和示出的本发明的任意一种或者全部功能：通用目的或特定构造 的用于处理的传统的个人计算机处理器、工作站、或者其他可编程的装置或者 计算机或者电子计算机装置；用于显示的计算机显示屏和/或打印机和/或扬声 器；用于存储的机器可读存储器，例如，光盘、CDROM、磁光盘或者其他盘； RAM、ROM、EPROM、EEPROM、磁卡、光学卡或者其他卡以及用于接收的 键盘或者鼠标。以上所使用的术语“处理”旨在包括对物理(例如，诸如可在 计算机的寄存器和/或存储器中出现或驻留的电子现象)存在的数据作任何类型 的计算或者操作或者变化。术语处理器包括信号处理单元或者多个分布式或者 远程的这样的单元。

上述装置可通过传统的无线或者有线数字通信器件进行通信，例如，通过 无线或者蜂窝电话网络或者计算机网络，例如，因特网。

根据本发明的某些实施方式，本发明的装置可包括机器可读存储器，所述 机器可读存储器包括或者存储指令程序，当由机器来执行时，所述指令程序实 施在此所描述和示出的设备、方法、特征和功能中的某些或者全部。可选地或 者另外，根据本发明的某些实施方式，本发明的设备可包括可以以任何传统的 程序语言来撰写的如上所述的程序，以及可选地，用于执行所述程序的机器， 例如但并不限于通用计算机，根据本发明的教导，所述通用计算机可选地被配 置或者激活。在此所包括的任何教导无论在哪里都可适合于处理代表物理对象 或者物质的信号。

下一部分将详细描述以上所提到的实施方式和其他实施方式。

正文或附图中所出现的任何商标都是其所有者的财产，在此出现只是为了 解释或者示出如何实施本发明的实施方式的一个例子。

在下面的讨论中，除非有特别说明，否则应当理解，贯穿整个说明书的讨 论中，所使用的术语，例如，“处理”、“计算(computing)”、“估计”、“选择”、 “排序”、“分级”、“计算(calculating)”、“确定”、“生成”、“重新评定”、“分 类”、“生成”、“产生”、“立体匹配”、“注册”、“检测”、“关联”、“叠加”、“获 得”等，指的是计算机或者计算系统、或者处理器或者类似的电子计算装置的 动作和/或处理，所述计算机或者计算系统、或者处理器或者类似的电子处理装 置将物理数据(例如，计算系统的寄存器和/或存储器中的电子的参量)操作或 者改变为在计算系统的存储器、寄存器或其他这样的信息存储器、传输或者显 示装置中的类似的表现为物理参量的其他数据。术语“计算机”应该宽泛地解 释为包括具有数据处理能力的任何类型的电子装置，非限制性的例如，其包括 个人计算机、服务器、计算系统、通信装置、处理器(例如，数字信号处理器 (DSP)、微控制器、现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)等 以及其他电子计算装置。

仅为了清楚起见，以专用于特定编程语言、操作系统、浏览器、系统版本、 个别的产品等的术语，对本发明进行了描述。应当理解，该术语旨在清楚简要 地传达操作的主要原理，通过举例而不是将本发明的范围限制到任何编程语言、 操作系统、浏览器、系统版本或者个别的产品。在此所分别列出的元件不需要 是不同的部件，并且可选地可为同样的结构。

任何合适的输出装置或者显示器可用于显示或者输出由在此所描述和示出 的设备和方法生成的信息。可使用任何合适的处理器来计算或者生成在此所描 述的信息，例如，通过提供处理器中的一个或者多个模块来执行在此所描述的 功能。任何合适的计算机存储装置，例如，计算机存储器，可用于存储接由在 此所描述和示出的系统收到的或者生成的信息。在此所描述和示出的功能可在 服务器计算机和多个客户计算机之间划分。在此所描述和示出的这些或者任何 其他计算机部件可通过合适的计算机网络在它们之间进行通信。

附图说明

在下面的附图中示出了本发明的某些实施方式：

图1是基于以订购为中心的模式的网络设施的简绘的现有技术示意图。

图2是服务控制设施的简化的半图示半功能性框图，所述服务控制设施具有 流量配额计费和控制功能，其可用于监测账户流量，并且当超过预定的相关配额 时，生成断开连接命令。

图3a是以时序图示出的一系列的流量使用，所述时序图示出了由于周期性 地更新、报告，所以可能会很晚才检测到阈值交叉，也就是说，只有在达到配 额阈值之后。左图反映了随着时间的实际的配额使用。右图反映了在服务控制 系统中存在的近似的使用图。如图所示，在控制系统可见的实际消费在视图的 映射中，由于报告过程的粒度而进行了平滑处理，因此，并不是左图中的所有 扰动都可在右图中看到。

图3b是图3a的右图中的曲线的驼峰的放大图，其显示了由延迟更新导致 的流量泄露。

图4是显示阈值交叉的预测时间与据此定义的断开连接阈值的有关时序 图。如图所示，当基于周期性的更新而断开连接时，预测的断开连接应该发生 在T4之前。终止仅发生在T4之后就太晚，因此导致了配额泄露。虚线提供了 用于预测的线性近似的例子。一般来说，线性近似使用y＝ax+b，其中y是预测 的配额使用，x是服务比特率，a和b是根据服务类型或者用户平均使用测量而 调整的参数。

图5是示出根据本发明的某些实施方式计算预测的阈值交叉的图示，其描 述了可以多种方式影响近似。点线反映了用于预测的线性近似，而虚线反应了 抛物线近似。如图所示，不同的近似方法可能会导致不同的断开连接时间。

图6是配额使用对时间的图，其示出根据本发明的某些实施方式操作的最 坏情况近似方案。最坏情况近似通常包括线性近似，其中，在假设用户使用可 获得的最大物理吞吐量的条件下，计算直线参数(坡度)。通常由硬件、直线和 /或策略特征来定义该值。

图7是配额使用对时间的图，其描述根据本发明的某些实施方式操作的最 坏情况以及其他近似方案(例如，自适应外推法)。如图所示，智能视频点播 (VoD)调整近似考虑到在视频点播的应用中合适的连接吞吐量小于可获得的 连接的物理吞吐量的事实。视频点播大屏幕和视频点播小屏幕通常与不同的吞 吐量相关。

图8是描述了就在预测到将要超过配额之前激活频繁轮询机制的图。通过 使用近似技术来确定激活时间。

图9是示出由在过渡更新时断开连接所导致的配额泄露的图。

图10是简化的半图示半功能性的框图，其示出根据本发明的某些实施方式 的自调整流量执行系统。

图11是示出根据本发明的某些实施方式操作的图10的学习系统的操作模 式的图。

图12a是均根据本发明的某些实施方式的低成本、最坏情况预测方案的图， 其应用不具有轮询的配额使用监测器与不具有高级规则的服务控制器的组合。 图12b示出了技术方案的3种可能的等级，其中，较高的、“较好的”等级处于 较低等级之上，也就是说，在其自己的实施中，应用较低等级的方案。

图13a示出根据本发明的某些实施方式的图10的自调节流量执行系统的示 例性操作流程。

图13b示出根据本发明的某些实施方式描述图12a的设备的部件的典型操 作方法的操作流程的图。

具体实施方式

在此所使用的术语“流量”旨在包括诸如有多少字节的信息传送到个人用 户以及从个人用户传送到诸如计算机网络的测量。通常，以兆字节或者千兆字 节来衡量流量。一些互联网服务提供商(ISP)出售千兆字节的绝对配额，或者 每月千兆字节的周期配额。流量使用可基于应用/服务的细节(例如，Google 地图会从服务器得到大的地图)和用户消费模式(商业、住宅等)。能够分别从 向上和向下通信来统计流量，也能够在两个方向上统计一个总的流量。

预付费流量配额是现代互联网服务提供商(ISP)的商业案例中的核心范例 之一。在大型网络中，可由访问服务器管理流量配额。否则，例如，如图2所 示，可由服务控制设施执行流量配额计费和控制，所述服务控制设施可用于监 测账户流量，并且在当超出用户有权使用的通信量的预定的相应配额时，生成 断开连接命令。

因为通常来说，流量使用是一个连续的过程，然而使用信息却以预定的周 期(2-60分钟)来上报，所以服务提供商不得不应付断开不精确的问题，这可 能会导致配额泄露或者过多收费。

当用户要为用户实际上没有使用的流量付费时，就会发生过多收费。当收 费系统通过估计而不是通过追溯地测量资源利用(例如，因为延迟了使用报告) 对用户收费，并且用户的实际会话在所述估计结束之前终止时，可能会发生所 述过多收费。

下面详细描述图2中的部件。访问服务器100通常包括传统的控制装置， 所述控制装置管理用户对通信网络的连接，同时执行认证、授权和连接配置中 的至少一个。访问服务器的例子包括宽带远程访问服务器(供应商-CISCO ISG、 REDBACK SmartEdge等)、GPRS网关服务节点(供应商-CISCO、Ericsson、 Alcatel等)以及Wi-Fi访问点(供应商-CISCO、Nokia-Siemence、Alcatel等)。

计费服务器110通常包括用于对连接到网络的用户所使用的资源进行计费 的传统的控制装置。该服务器通常用于收集和格式编排计费数据(例如，使用 RADIUS协议)，并用于向较高级别系统发送更新，例如，传统的在线计费系统 或者包括在此所描述和显示的任何系统和方法的在线计费系统。

DPI(深层数据包检测器)120是策略执行器，其通过管理流、丢包等的优 先权应用合适每个用户的连接、所述流等的特定应用程序。

QoS(服务质量)计算功能通常组合了多个参数，例如，带宽限制、相对 优先权、包延迟，并且所述QoS计算功能是应用到网络连接并根据用户和/或用 户的服务管理的策略的参数。

DPI 120可与策略执行功能一起来执行对每个用户使用的业务进行计费、 服务、协议等。就像访问网关一样，一些DPI可支持每个流量的阈值，并可在 达到配额阈值时通知更高级别的系统。

如图3a-3b示出的例子中，可在周期性的流量使用更新Ti处，例如示出的 T4，检测阈值交叉，在所述阈值交叉处，会发现计算机网络用户处于从拥有流 量的使用配额到没有使用配额的交叉。然而，如图3b所示，这会使得用户获得 额外的免费的连接时间，从而引起“配额泄露”，这会放大图3a的右图中的曲 线的驼峰。虽然通过缩短更新周期能够减少配额泄露，但是这会产生所述装置 和网络的沉重的超载，由此最终将更新周期配置为若干分钟(2-60)，这可能会 导致侵略性消费服务(例如但不限于VoD和P2P)的几兆字节的配额泄露。图 3a是控制系统可见的真实消费到视图的映射，由于报告决议而对该图进行平滑 处理，以使得不是所有的扰动均可见。图3a中的左图显示了用户的实际流量使 用，而右图显示了流量使用的模型，该模型基于周期性的流量使用更新T1， T2，...之间的线性插值。如图所示，右图中的通知发出的太晚，也就是说，在 已经达到配额阈值后。本发明的某些实施方式描述了用于减少配额泄露和过多 收费的系统和方法。本发明的某些实施方式使得服务提供商能够增加配额测量 的精度，同时减少或者消除所述网络和装置的相关的附加超载。

根据某些实施方式，提供了自调整流量执行功能，在此也将该功能称为 SAVE，其可执行预测计算。例如，如果用户的物理连接吞吐量(UTh)是4兆 比特/秒，并且预先分配的配额(PrQ)是1M字节，那么在用户持续使用他的 最大吞吐量的最坏或者最极端的情况下，断开连接的时间是：

TTerm＝PrQ*8*1024*1024/UTh*1000000(公式A)其产生了23秒运行的理 论断开连接时间。“早期的配额阈值交叉”预测可能会触发合适的特定应用决定 制定机制，该机制在理论断开连接时间激活，所述机制根据可配置准则(例如 但不限于：断开连接)做出决定，如果发生预定义的QoS改变，则限制访问， 并请求较高级别的控制系统。

例如，所述决定制定机制可能会在预期的时间为用户提供断开服务。应当 意识到，传统的预付费流方案请求预先分配的“借贷”配额，并且在所述配额 被视为已经超出之前，重复询问。在没有更多配额可分配的情况下，用户被断 开连接。在用户即将运行完他或她最后的配额的这一最后阶段，通常会发生断 开连接的情况。

例如，所述决定制定机制可以例如短时间周期运行典型的精确且频繁的(例 如，每1-30秒一次)配额使用轮询。最终，在接收到“太晚的”更新(T4)之 前结束服务，从而减少或者最小化了流量配额泄露和/或过多收费。

图4是显示阈值交叉的预测时间与据此定义的断开连接阈值的时序图。

任何合适的方法(例如但不限于线性或者双曲线近似)均可用于计算预测 的阈值交叉，例如，如图5所示，其中，y轴表示配额使用(兆字节)，x轴表 示时间。

在这个例子中，通过使用假设用户将要一直使用全部的物理吞吐量的“肯 定”或者“最坏情况”技术，来生成第一预测阈值交叉T1。通常，假设在最坏 的情况下，用户可能会达到最大的使用率(例如，使用最大的物理线速度)。通 过考虑实际使用的历史、网络负载和其他因素中的一个或者多个，生成第二预 测阈值交叉T2。

尽管在对断开连接时间的“最坏情况”预测中，处于物理最大水平的恒定 吞吐量用于预测计算，但是，通常来说基于假设的平均吞吐量或者假设的恒定 峰值吞吐量计算更加精确的对断开连接时间的自适应预测，其中，定义了在预 定的时期(例如，1个小时)，例如时间窗内用户的历史的峰值输出。例如，如 果用户的最大连接速度是1.2兆比特/秒，在最后一个小时，物理上可能4兆比 特/秒，在上面的公式A中，值1.2将取代4。

本发明的某些实施方式包括用于执行流量配额使用的精确运行时间控制。

自调整流量执行功能可包括下面的功能中的某些或者全部：

i.“超过配额”时间的计算预测；

ii.自调整在接近于预测的“超过配额”时间的配额使用轮询的精确度上的 增加；以及

iii.可控制的例如自调整用户断开连接。

下面将详细描述上述功能中的每一个：

i.“超过配额”时间的计算预测：例如，通过时间的最坏情况近似或者自 适应近似来断开连接，通常，将最坏情况近似或者自适应近似设置为可选项。

如图6所示，最坏情况近似是可实施的。通常，通过使用线性近似来计算 用户将被断开连接的估计时间T-停止，其中，可从最大可能使用率得到斜率或 者坡度：

T-停止＝T+(U-停止-U-最近)/最大使用比特率，

其中，最大使用率例如可为每个服务的强制比特率或者物理线比特率。

通常，在服务停止之后计算超过配额以及未达到配额。在T_停止时间，系 统对网络控制器生成停止命令。在服务已经停止并且用户已经断开连接之后， 网络控制器报告实际的最终使用量，计费引擎将该数据用于最终的账单。在此 所示出和描述的某些实施方式的优点在于减小了实际使用配额和预付费配额之 间的增量，理论上为0。

如果完全基于使用更新而不包括预测来激活停止决定引擎，那么在使用者 或者用户已经完成了她的配额之后的一段时间，最后的更新才会到来，这样就 导致了配额泄露。

自适应近似可例如根据下面的每个公式考虑特定用户、服务、网络等的已 知使用模式：

最大使用比特率＝f(用户使用模式，网络使用模式，服务使用模式)，其中， f是合适的特定应用公式，该特定应用公式通常由操作员和运营商设计。例如：

最大使用比特率＝((最后一个小时的最大用户吞吐量+在合适的网络访问 网关中的平均用户的吞吐量+年平均服务吞吐量)/3)

最大使用比特率实际上是近似的直线坡度(陡峭或者平滑的斜率)。

将最后的最大用户吞吐量，如最后一个小时的最大用户吞吐量计算为在最 后一个小时期间测量到的多个吞吐量值中的最大值。通过网络装置将这些测量 值报告给计费引擎。该装置可能在如每K分钟报告使用的配额。在这种情况下 的吞吐量值可如下计算：

吞吐量＝(最后的配额使用报告-先前使用的配额)/(K*60)，并且以字节 /秒测量。

每个小时，系统均可存储给定的用户或者甚至给定的会话的配额使用的60 个测量值。通过从在最后一个小时存储的序列中选择最大测量值，可计算每小 时的最大值。

访问网关(GW)吞吐量和每年平均服务吞吐量是关键性能指标的例子， 其通常由网络管理系统和相应的报告引擎提供。

例如，因为视频通常以恒定的比特率运行，所以视频点播服务的使用模式 是线性的，但是最大使用率依赖于屏幕尺寸，其可为1.5兆比特/秒、2.4兆比特 /秒、7.6兆比特/秒。

图7是描述最坏情况以及其他近似方案的配额使用对时间的图。U-最近代 表最近的配额使用，U-停止指定服务停止并且用户断开连接的用户/服务可用的 最大配额。例如，U-最近为50.5兆字节，U-停止为100兆字节，这样用户就已 经达到了多于配额使用的50％。

在一些情况下，近似不是线性的，并且例如可为抛物线或者双曲线。

ii.接近于预测的“超过配额”时间的配额使用的精确轮询：接近于预测的 “超过配额”时间的配额使用的精确轮询，例如，如图8所示。

如图所示，在终止更新(时刻T)之前的最后时间激活预测器，所述预测 器计算开始频繁轮询的时间(“就在应该发生停止之前”)，由操作员设置增量 (delta)，以在不使系统超载的情况下，能够进行精确的计算。在指向终止的过 程中，进行频繁的轮询测量，这有助于检测精确的阈值交叉。

一般的轮询间隔是5-15分钟，然而根据某些实施方式，尽管时间间隔依赖 于装置、网络和控制系统性能，但是仍可每1-30秒进行精确轮询。

正好在配额阈值交叉之前进行配额使用的频繁轮询增加精度，这可减少或 者最小化配额泄露。

如图9所示，在过渡更新时断开连接会导致配额泄露。

使用最坏情况预测通常会阻止定额泄露，但会引入少的过多收费。自适应 预测通常会将过多收费降低到最小(优于最坏情况)。如下面所详细讨论的，自 适应预测与频繁的使用轮询相互补充将会将过多收费降低到可控的最小值。

iii.可控的断开连接：

操作员可设置允许的断开连接的误差。相应地将连通性验证(Ping)率(通 常为1/数秒钟内的连通性验证周期)可计算如下：

连通性验证周期＝允许配额泄露的最大值/使用比特率的最大值。

在连通性验证之后，取得使用值，其中连通性验证是对应于最近的使用值 的消息。估计的超过配额的时间可如下计算：

超过配额的时间＝已知的配额剩余/计算的配额耗尽率(例如，与计算的吞 吐量相同)。估计既可应用如图6所示出的最坏情况近似，也可应用如图7所示 出的自适应推测。

根据本发明的某些实施方式的自调整流量执行系统可包括图10示出的一 些或者全部模块：学习系统、服务控制器、配额使用监测器和网络执行器。

网络执行器通常负责连接管理。传统的装置包括访问网关、宽带远程访问 服务器和深层数据包检测器(DPI)。

配额使用监测器通过从网络执行器收集使用数据(例如，通过监听装置产 生的使用更新通知和/或通过轮询最近的使用)来监测使用。用于使用通知和轮 询的传统的协议是RADIUS和DIAMETER。在某些情况下，可使用SNMP和 其他协议。可以将使用信息报告为通过从连接激活(在此称为“计费启动”)进 行计数而得到的一组计数值，并且所述计数值包括下面所列出的一些或者全部： 会话持续时间，传送的流量上升、下降，其他可计算的单元(例如，SMS)等。 配额使用监测器负责检查配额使用对预先分配的配额以及全部配额使用对预先 设置的使用阈值。可以为每个用户、每个服务以及上述二者的组合设置所有的 阈值。如果一个或者多个阈值交叉，使用监测器就会向服务控制器发出事件。

服务控制器负责在配额阈值交叉处的关于用户、服务等的决定制定。决定 基于预先设置的规则，并且可包括对每个用户、服务或者通信协议发布的一个 或者多个命令，例如，断开连接、限制访问、询问较高级别系统等。假设将所 述命令提供给网络执行器。

例如，特定的用户具有用于VoIP服务的50M字节的限制。在超过该配额 的情况下，例如可对用户：

-断开连接(以保证在资源不足地区的公平使用)；和/或

-额外收费。

操作员将服务控制器配置为将额外收费作为配额超出时的默认决定。不想 支付额外收费的特定用户可重写该默认，并将引擎配置为当超出配额时断开连 接。服务控制适合于每个用户。学习系统积累用于提前调整近似公式的短期或 者长期的关键性能指标，例如，有关用户、服务和网络性能的统计数据。例如， 收集用户在具有合适分解(例如，5分钟)的最后一个小时的配额使用，可有 助于计算单个用户的峰值吞吐量，所计算的峰值吞吐量可为上述自适应功能的 输入。图10的配额使用监测器(在此也称为QUM)通常包括与网络设备交互 的中介模块以获得最多的有关配额使用的更新信息，所述网络设备例如但不限 于访问服务器和/或计费服务器。配额使用监测器可工作于监听来自网络的使用 更新的被动模式，也可工作于询问网络关于配额使用的当前等级的主动模式。 可能会应用RADIUS或者DIAMETER消息。RADIUS和DIAMETER是广泛使 用的标准协议，其运行下面的逻辑消息：

-计费开始

-多个使用更新

-计费停止

对于与用户激活的服务(例如，因特网、网络电话(VoIP)、视频点播)相 关的每个流，都报告上面的序列。

图10中的服务控制器(在此也称为SC)通常包括执行以下步骤的全部或 者部分的引擎，以下步骤具有适当的顺序，例如，如下所示：

a.获得每个用户的服务流的使用

b.从会话的开始更新全部

c.检查是否超过了预先分配的配额阈值

d.如果不在频繁轮询模式：

e.请求额外的配额(将会询问在线计费系统)

f.如果提供了额外配额，则更新配额阈值

g.如果没有提供额外的配额，则激活频繁的轮询。

否则//非频繁的轮询和/或处理低速率装置激活通知

h.对使用计数值和计算的停止阈值进行比较。如果所述计数值已经达到阈 值，则断开连接/限制用户(如在特定应用配置中所指定的)。否则继续进行轮 询。

将同样的计数值独立的传送到学习系统，所述学习系统根据预先设置的规 则计算关键性能指标，所述预先设置的规则例如：

规则a：将每个用户&每个服务的计数值存储到用户统计数据库290。

规则b：在最后一个小时期间，从存储的计数值中寻找最大值。

规则c：更新决定引擎配置中的峰值吞吐量，假设为每个用户和每个服务 都配置吞吐量。关于最近配额使用的传入消息对于确定发给配额使用监测器的 运行时间命令来说很有用，并且，例如，所述传入消息可用于执行下述功能中 的一个或者多个：

a.从被动模式(监听更新)转为主动模式(询问信息)以及

b.当预测到不久就要“超过阈值”时，停止服务。

通常由规则来驱动服务控制器逻辑电路。每个规则通常使用针对每个用户 和服务库的可调参数描述计算公式以及随后的动作。例如：

在以上的描述中：

UserID是用户唯一的标记，

ServiceID-服务标识符，

当该用户和服务没有更多的配额时，LastQuotaAppliedFlag增加，因此一些 “超过配额”的行为会发生。

TRcent-最近的时间。

TTerm-作出动作(例如，终止服务、限制等)的时间。

QRest-保留下来将被使用的配额的剩余。

UTh-使用吞吐量(由学习系统对每个用户&服务、或者预先设置的不变的 最坏情况进行计算)。

规则通常用于预测“配额接近于阈值”的情况和/或用于确定何时执行上述 的模式切换和断开连接。

图10的学习系统(在此也称为LS)通常运行由配额使用监测器准备的上 述数据(例如，计费数据)，以及执行更新和对规则和参数进行微调。

例如，学习系统在预定的周期内(例如，1个月)，以1分钟-30分钟的时 间间隔存储每个用户&每个服务的使用测量值。该存储的信息可有助于计算峰 值历史使用率，例如，将其作为存储的测量值中的最大值。在学习系统的配置 中可规定历史深度。

可提供额外的数据库以存储每个网络元件、服务网络平均值等的通信统计 数据。这样学习系统可执行更多复杂的计算，例如，用户&服务峰值使用的平 均值+整个服务的平均值等。

由于用通过几个不同的公式所运算出的计算的使用和实际使用中的最小值 来衡量标准(例如，预测精度)，所以学习系统能够从预定义的一组预测公式中 选择预测公式，以及基于对具有不同的波动参数的公式的估计，调整合适的公 式的参数。上述通常对每个用户&服务库执行。

学习系统的操作方法通常包括以下步骤：

a.获得使用更新(用户&服务、网络元件等)。

b.将当前测量值添加到历史记录(包括在可设置的时期内存储收集到的测 量值并将其用于分析，例如，从最后一个小时的过程中测量到的值分析最大吞 吐量)。

c.清理比当前的历史窗口时间旧的冗余的统计数据。

d.周期性地进行重新计算(可为每个用户、用户&服务等配置)，例如，其 包括：

d1.选择预先配置的历史深度的峰值使用

d2.更新用于配额阈值计算的服务控制器配置(更新每个用户&服务的使用 吞吐量)。

通常，如图11的图中所示的学习系统用于分析先前的交叉预测并确定它们 有多么的成功，例如，一旦产生实际的交叉，就将双曲线交叉预测和抛物线的 交叉预测中的每个与所述实际交叉进行比较，或者比较各种使用(或者没有使 用)的系数，以确定哪个系数是或者将会是最成功的。可由操作员设计并选择 各种预测类型。建议的近似类型可包括但不限于线性、双曲线型和抛物线型。

近似公式可应用于每个服务库，并且可由于至少一个下面的标准而改变服 务行为模式。例如，视频服务y通常以恒定的比特率运行，其被映射到线性近 似，y＝m*x+n。相比之下，游戏服务通常会在最初消费大量的流量，以下载图 像、设置等，之后就需要非常少的流量，将所述游戏服务映射到双曲线公式： m*x^2-n*Y^2＝1。诸如浏览因特网浏览、e-mail和VoIP的服务均可映射到不 同的公式。基于平均吞吐量的线性预测是第一可能的解决方案。图11示出了用 于操作学习系统的方法。“会话历史记录”表通常存储每个会话(例如，正由单 独的用户运行的每个服务)的使用测量值。网络执行器提供会话的配额使用的 周期性更新。步骤可包括：

a.学习系统在下次更新将要到来的时刻执行对估计的配额使用的评估。所 述评估可使用任何合适的公式(例如，线性和双曲线型)，并且，预测值也存储 在历史记录中。

b.当更新真的到来时，学习系统将存储的每个给定会话的所有评估与更新 中的实际使用进行比较。通常，最接近的预测视为获胜的公式。

c.将所述获胜的公式存储到规则存储库中与相应的会话相关联的位置。

d.当随后激活决定引擎以预测会话停止时间时，-将会识别出获胜的公式， 并将其用于预测。

应当意识到，在此所描述和示出的自调整流量执行技术方案、方法和系统 通常被设计为有增量的和可变的，并且，例如，可使用一个或者多个部件和方 法；此外，还能够将更先进的方法增加到在此所描述和示出的方法之上。例如， 如图12a-12b所示，最坏情况预测方案可使用配额使用监测器(例如，在此所 描述的不进行轮询)与服务控制器(例如，在此所描述的不具有高级规则)的 组合。

现在参考图12a，假设为由给定的用户运行的每个服务都被配置“最好的” 规则的情况下，决定制定引擎260可使用规则数据库250；通常，规则/公式ID 与会话控制配置相关。

可由决定制定引擎260本身通过使用映射(例如，服务类型→规则/公式ID) 来管理规则/公式ID，或者也可由学习系统来管理规则/公式ID。如果学习系统 涉及到了管理规则，该系统就通常会累加可变的统计数据，例如但不限于下述 的一些或者全部：

a.来自网络执行器(110，120)并存储在图10的用户统计数据库290中 的用户&服务使用历史，

b.来自网络管理系统并存储在图10的网络统计数据库270中的访问网络 吞吐量统计，

c.来自商业管理系统并存储在图10的服务统计数据库280中的服务状态 统计。

可由以上所述的学习系统来处理排布在一个或多个上述数据库中的数据， 以通过使用学习过程来微调预测规则。现在参考图12b，可能会发生以下的操 作进程：

a.服务控制器检测停止时间少于或者等于下一个使用更新正将要到来的 时间的状态。

b.在这种情况下，服务控制器激活预测器，以确定作出比下一个更新更加 精确的决定的预测时间。

c.当预测时间到来时，服务控制器基于可用的系统工具和配置的设置来决 定可以做什么。可能的选项可例如包括：停止服务/断开连接用户和/或开始对定 额使用的频繁轮询以及当超过定额时停止。

可将附加的规则(例如，对一天的某个时间的校正以及网络负载参数校正) 与学习系统一起添加到最坏情况预测器上。例如，如图12b所示，可将轮询引 擎添加到基础或高级预测器上。“基本”预测的特征在于预先定义的吞吐量和用 于计算TStop、超过配额时间的固定公式。“高级”预测的特征在于基于对存储 的统计进行周期性的处理更新由学习系统生成的吞吐量，所述学习系统更新所 述吞吐量。以上所描述的公式可专用于一天的某个时间、一周的某天、特定服 务等。例如，游戏的吞吐量在开始时可能会很大，但是在该游戏开始2分钟之 后，吞吐量可能会降低到一个较低的水平。在这种情况下，预先定义的最坏情 况可用作最初的预测公式，而在游戏开始如2分钟之后，计算的平均值可用于 预测。

图13a是示出用于自调整流量执行功能的示例性操作流程。

图13b示出根据本发明的某些实施方式描述图12a中的设备的部件的典型 操作方法的示例性操作流程。图13a中示出的访问服务器和计费服务器在图13b 中显示为单独的网络执行功能。

应当强调的是，本发明的上述实施方式仅是可能实施的例子，提出上述实 施方式仅是为了清楚地理解本发明的原理。在实质上不脱离本发明的原理和精 神的情况下，可对上述实施方式作出许多改变和修改，例如，包括少于在此所 描述的所有特征的实施方式，或者该实施方式和/或在此所描述的实施方式的组 合。

例如，可以将诸如在此所描述和示出的配额泄露检测和阻止功能设置为运 行时间模块，并且上述功能既可以单独使用，例如，基于服务器，也可以与合 适的计费设施(例如，RADIUS服务器)配合使用。此外，评估计费日志的学 习系统可用于为配额泄露检测和阻止功能产生微调配置，例如，通过实施合适 的统计过程。例如，如上所述，可周期性地测量用户、服务、网络使用中的一 个或者多个的统计数据，并可将统计数据存储到用户统计数据库290。

背景学习系统可使用这些统计数据来计算预测，所计算的预测比“最坏情 况”预测(例如，“最后一个小时的最大值”、“典型服务行为”、“周末使用”等) 更加准确。

通常，实际消费模式(例如，基于视频点播的线性视频速率或者因特网浏 览的线性平均)与建议的规则相匹配，例如，与特定的斜率系数线性匹配。在 此，所有的这些修改和改变都旨在包括在本发明和该公开的范围内。

应当理解，在此所描述和示出的方法和设备的适用性不限于ISPS，并且具 有可能应用的广阔范围，包括但不限于NPA、MSO和移动通信应用。

例如，本发明的模块可以用JAVA实现。

应当理解，对将要超过配额的时间的估计或者对即将到来的更新是否仅在 超过阈值以后发生的估计可考虑例如由用户的服务合同所指示的用户正使用的 应用，例如，可考虑表征与游戏对抗、与点对点和视频点播等对抗的VoIP的使 用的不同速率，和/或不同的“流量使用的形状”，例如，VoIP的正弦、视频应 用的常量。估计还可考虑已知的用户流量使用模式，例如，考虑用户的特定范 畴，如考虑特定国家。本发明的某些实施方式特别适用于在单位时间内使用大 量流量的应用，并特别适用于具有良好的流量使用测量能力和昂贵带宽的网络， 例如蜂窝网络。

应当理解，例如，轮询或者提供可控的通知率(例如，通过具备的网络执 行器来改变先前的使用通知频率)可能会影响对流量使用的监测。

应当理解，术语，如“强制”、“要求”、“需要”和“必须”是指在本文所 描述的特定实施或者应用的前提下，为了清楚的说明而作出的实施选择，并且 不是为了限制的目的，这是因为在可选的实施方式中，同样的元件可能会被定 义为不是强制的并且不是要求的、或者甚至可能将所述元件完全的消除。

应当理解，本发明的软件部分包括程序和数据，如果需要，可以ROM(只 读存储器)形式实现所述软件部分，ROM形式包括CD-ROM、EPROM和 EEPROM，或者可将所述软件部分存储在其他任何合适的计算机可读媒体中， 例如但不限于各种类型的磁盘、各种类型的卡以及RAM。可选地，能够全部或 部分地以硬件实现在此所描述的作为软件的部分，如果需要，可使用传统的技 术。相反，也可选地全部或部分的以软件来实现在此所描述的作为硬件的部分， 如果需要，可使用传统的技术。

特别地，包括在本发明的范围之内的是：电磁信号携带用于以任何合适的 顺序来执行在此所描述和示出的任何方法的任何步骤或者全部步骤的计算机可 读指令；机器可读指令用于以任何合适的顺序来执行在此所描述和示出的任何 方法的任何步骤或者全部步骤；机器可读的程序存储装置切实体现由机器执行 的指令程序，以能够以任何合适的顺序来执行在此所描述和示出的任何方法的 任何步骤或者全部步骤；计算机程序产品包括具有嵌入其中的计算机可读程序 代码(例如，可执行代码)的计算机可用介质，和/或所述计算机可用介质包括 以任何合适的顺序来执行在此所描述和示出的任何方法的任何步骤或者全部步 骤的计算机可读程序代码；当以任何合适的顺序来执行时，由在此所描述和示 出的任何方法的任何步骤或者全部步骤带来的任何技术效果；经编程以单独或 者组合地进行以任何合适的顺序来执行在此所描述和示出的任何方法的任何步 骤或者全部步骤的任何合适的设备或装置或其组合；电子装置，每个所述电子 装置都包括处理器和合作的输入装置和/或输出装置，并且所述电子装置可用于 以软件执行在此所描述和示出的任何步骤；信息存储装置或者物理记录，例如 磁盘或者硬盘驱动器，其使得计算机或者其他装置被配置以便以任何合适的顺 序来执行在此所描述和示出的任何方法的任何步骤或者全部步骤；在被下载之 前或者之后，预先存储在存储器中或者诸如因特网的信息网络上，所述程序体 现了以任何合适的顺序来执行在此所描述和示出的任何方法的任何步骤或者全 部步骤，以及上传或者下载所述程序的方法，以及包括使用所述程序的服务器 和/或客户端的系统；以及以任何合适的顺序来执行在此所描述和示出的任何方 法的任何步骤或者全部步骤的硬件，单独执行的硬件或者与软件结合的硬件； 在此所描述的任何计算机可读的或者机器可读的介质旨在包括非暂时性的计算 机或者机器可读介质。

可由合适的计算机化的方法来执行在此所描述的计算或者其他形式的分 析。在此所描述的任何步骤都是计算机可执行的。在此所描述和示出的发明可 包括：(a)使用计算机化的方法来识别在此所描述的任何一个问题或者任何一 个目的的方案，所述方案可选地包括：决定、动作、产品、服务或者在此所描 述的以积极的方式影响在此所描述的问题或者目的的任何其他信息中的至少一 个；以及(b)输出所述方案。

在以分开的实施方式的前提下描述的本发明的特征也可被组合到一个单独 的实施方式中。相反，包括在以单个实施方式或某种顺序的前提下简短描述的 方法步骤的本发明的特征也可被分开，或者形成任何合适的子组合，或者形成 不同的顺序。在此以特定的例子的方式使用“例如”，并不是出于限制的目的。 按照任何一个附图耦合的装置、设备或者系统实际上可能会在某些实施方式中 合并为一个平台，或者可通过任何合适的有线或者无线耦合来进行连接，例如 但不限于光纤、以太网、无线局域网、HomePNA、电力线通信、蜂窝电话、PDA、 黑莓GPRS、包括GPS的卫星或者其他移动传输设备。应当理解，在本文所描 述和示出的说明书和附图中，作为系统及其子单元描述或者示出的功能也能够 作为方法或者方法中的步骤提供，并且作为方法及其中的步骤描述或者示出的 功能也能够作为系统及其子单元提供。用于说明附图中的各种元件的尺寸仅是 示例性的和/或适合于清楚地呈现，并不是出于限制的目的。